超聲波萃取和酯交換處理器

背景：

    微藻是少數(shù)能夠滿足現(xiàn)有需求的原料油來(lái)源之一。然而，主要的挑戰(zhàn)是，在將微藻轉(zhuǎn)化為生物柴油之前，從微藻中回收油的成本很高。一種被稱(chēng)為“原位酯交換法”的有前途的方法可以完全生物柴油生產(chǎn)過(guò)程中的石油提取和精煉步驟。在各種含油材料，包括微藻上進(jìn)行了原位酯交換實(shí)驗(yàn)，取得了良好的效果。此外，實(shí)驗(yàn)室研究表明，微藻油的原位酯交換反應(yīng)得益于將反應(yīng)混合物暴露在超聲波下。

超聲波萃取和酯交換

生物柴油的生產(chǎn)包括兩個(gè)過(guò)程:油的提取和酯交換，這兩個(gè)過(guò)程都可以通過(guò)高超聲大大加快。超聲波產(chǎn)生的聲空化極大地促進(jìn)溶劑通過(guò)細(xì)胞壁和促進(jìn)油的提取。它還提供了非常有效的油和酒精的混合，這加快了相轉(zhuǎn)移限制酯交換反應(yīng)。這些效應(yīng)是由于超聲波空化的機(jī)械作用而產(chǎn)生的，它產(chǎn)生劇烈和不對(duì)稱(chēng)的內(nèi)爆氣泡，并引起穿透細(xì)胞壁的微射流。

超聲波輔助的酯交換反應(yīng)對(duì)每個(gè)過(guò)程步驟都非常有利:

1. 高反應(yīng)速率。

高強(qiáng)度的超聲波會(huì)產(chǎn)生聲空化，產(chǎn)生強(qiáng)烈的和不對(duì)稱(chēng)內(nèi)爆的真空氣泡，引起激波、微射流、強(qiáng)剪切力以及極端的局部溫度和壓力。這導(dǎo)致非常有效的混合，導(dǎo)致超細(xì)，動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的乳狀液(納米乳狀液)的不混溶或部分混溶液體。

因此，液體之間的界面面積增加了數(shù)量級(jí)，這大大促進(jìn)了限制傳質(zhì)的反應(yīng)，如酯交換。研究表明，反應(yīng)時(shí)間可以從數(shù)小時(shí)減少到數(shù)分鐘。

2. 分離時(shí)間短。

由于超聲波暴露使原料油和酒精之間有更好的接觸，因此需要的酒精過(guò)量量要低得多。這就減少了反應(yīng)后剩余的酒精量。乙醇介導(dǎo)的甘油在生物柴油中的溶解度降低，分離時(shí)間從5 ~ 10h降低到30min左右。

3.簡(jiǎn)化了后處理。

使用較低的過(guò)量酒精可以減少后續(xù)回收所需要的努力。此外，由于混合效率更高，催化劑的用量也可以顯著減少(50 - 60%)，簡(jiǎn)化了生物柴油的洗滌步驟。

4. 額外的好處。

a)暴露在高強(qiáng)度超聲波下可提供反應(yīng)所需的活化能。因此，加熱反應(yīng)混合物變得不那么重要，這樣可以節(jié)省能源和精力。

b)工藝由批量轉(zhuǎn)為連續(xù)，大大提高了生產(chǎn)規(guī)模。

c)生物柴油產(chǎn)量可提高到95 - 99%左右

超聲波萃取和酯交換處理器

為什么采用我們的超聲波技術(shù)?

       實(shí)驗(yàn)室研究表明，高振幅的超聲波，在70 - 120微米級(jí)的峰峰值，是提高超聲波萃取和酯交換效率的必要條件。然而，傳統(tǒng)的高功率超聲波技術(shù)固有地迫使所有過(guò)程要么在小尺度和高振幅下運(yùn)行，要么在大尺度和低振幅下運(yùn)行，沒(méi)有考慮到在工業(yè)規(guī)模上實(shí)施高振幅的可能性。因此，放大傳統(tǒng)超聲系統(tǒng)總是伴隨著超聲振幅的降低，從而降低產(chǎn)生的剪切力，犧牲過(guò)程效率。   

       杭州泛索能通過(guò)開(kāi)發(fā)超聲波變幅技術(shù)成功地克服了上述限制，這使得建造的工業(yè)用超聲波系統(tǒng)能夠在極高的超聲波振幅(高達(dá)200微米)下工作。該系統(tǒng)比任何在高振幅下操作的傳統(tǒng)超聲波設(shè)備的頻率高10倍以上 。因此，任何實(shí)驗(yàn)室研究都可以直接在工業(yè)規(guī)模上實(shí)施，而不降低超聲波振幅或改變?nèi)魏纹渌麅?yōu)化工藝參數(shù)。

    高振幅超聲波輔助原位酯交換實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高振幅超聲波輔助原位酯交換效率高于高速攪拌和實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，酯交換過(guò)程中不損失任何效率。數(shù)據(jù)還表明，通過(guò)在酯交換之前進(jìn)行多次萃取循環(huán)，可以在不損失萃取效率的情況下實(shí)際重復(fù)使用乙醇。

在每個(gè)循環(huán)的，用完的藻類(lèi)被過(guò)濾掉，并用新鮮的物質(zhì)取而代之。在的萃取周期中，當(dāng)混合物中積累了足夠的油濃度時(shí)，可以添加催化劑來(lái)引發(fā)酯交換反應(yīng)。此外，我們已經(jīng)證明了直接放大超聲波過(guò)程的能力，在這種情況下，與傳統(tǒng)的超聲波技術(shù)相比，提取和原位酯交換速率大約可以增加5倍。 

服務(wù)：

    我們專(zhuān)注于實(shí)驗(yàn)室、臺(tái)式和工業(yè)級(jí)超聲波處理器的設(shè)計(jì)和制造。我們也隨時(shí)為您提供滿意的加工定制服務(wù)并為您提出解決方案。